Китайские ученые добыли энергию солнца без солнечных панелей: что они изобрели вместо них

Ученые из Нанкинского университета (КНР) применили многослойные холестерические жидкие кристаллы, чтобы создать солнечный концентратор дифракционного типа (CUSC), который направляет солнечный свет к краю окна, где установлены фотоэлектрические элементы, пишет PhotoniX.

Накопление солнечной энергии при помощи окон

В отличие от традиционных люминесцентных или рассеивающих концентраторов, которые имеют недостатки в виде визуальных искажений, низкой эффективности и плохой масштабируемости, новый концентратор CUSC обеспечивает и сбор энергии, и хорошую визуальную четкость. Устройство демонстрирует 64-процентный коэффициент пропускания видимого света и 91-процентный индекс цветопередачи, что позволяет собирать до 38,1% энергии. Иными словами, стекло не замутняется, а фотоэлементы работают эффективно.

Компьютерное моделирование показало, что стандартное окно шириной 2 м с CUSC может концентрировать солнечный свет интенсивностью до 50 раз больше обычной, тем самым значительно увеличивая свой энергосберегающий потенциал. Такой уровень производительности позволит сократить требуемую площадь фотоэлектрического элемента до 75%, сократить расходы на материалы и открыть новые возможности проектирования энергоэффективных зданий.

Как работает концентратор CUSC

Прототип диаметром один дюйм стекла-панели может напрямую питать вентилятор мощностью 10 мВт на открытом воздухе под воздействием солнечного света. Система также совместима с высокопроизводительными фотоэлектрическими элементами, такими как арсенид галлия – полупроводниковое соединение, повышающее общую эффективность преобразования энергии.

Многослойные пленки концентратора изготавливаются методом фотовыравнивания и полимеризации. Технология позволяет создавать целые рулоны пленок, которые потом можно наносить на оконные стекла любых размеров.

Кроме того, проект демонстрирует долгосрочную стабильность при длительном воздействии окружающей среды и может быть легко интегрирован в существующие оконные конструкции. Это делает его практичным решением для оснащения фасадов городских зданий, нуждающихся в электрической автономности.

Цель ученых — превратить обычное стекло в активные, генерирующие энергию поверхности по всему миру.